ISS-Nutzung. Das DLR im Überblick. Deutsche Forschung auf der Internationalen Raumstation. ISS-Nutzungsbroschüre

Transkript

1 Das DLR im Überblick Das DLR ist das nationale Forschungszentrum der Bundesrepublik Deutschland für Luft- und Raumfahrt. Seine umfangreichen Forschungs- und Entwicklungsarbeiten in Luftfahrt, Raumfahrt, Energie, Verkehr und Sicherheit sind in nationale und internationale Kooperationen eingebunden. Über die eigene Forschung hinaus ist das DLR als Raumfahrt-Agentur im Auftrag der Bundesregierung für die Planung und Umsetzung der deutschen Raumfahrtaktivitäten zuständig. Zudem fungiert das DLR als Dachorganisation für den national größten Projektträger. In den 16 Standorten Köln (Sitz des Vorstands), Augsburg, Berlin, Bonn, Braunschweig, Bremen, Göttingen, Hamburg, Jülich, Lampoldshausen, Neustrelitz, Oberpfaffenhofen, Stade, Stuttgart, Trauen und Weilheim beschäftigt das DLR circa Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter. Das DLR unterhält Büros in Brüssel, Paris, Tokio und Washington D.C. ISS-Nutzungsbroschüre ISS-Nutzung Deutsche Forschung auf der Internationalen Raumstation Raumfahrtmanagement Königswinterer Straße Bonn, Germany DLR.de DLR.de/rd ISS_D_GB_05 /14

2 Inhaltsverzeichnis Einleitung... Seite 4 Technologie... Seite 6 ANITA... Seite 8 COLAIS und Vessel-ID-System... Seite 10 E-Nose... Seite 12 FIPEX... Seite 14 GTS... Seite 16 ROKVISS... Seite 18 MagVector/MFX... Seite 20 NightPod... Seite 22 Kommerziell... Seite 24 Wise-Net... Seite 26 SPACETEX... Seite 28 Astronomie und Astrophysik... Seite 30 AMS Seite 32 SolACES... Seite 34 Materialwissenschaft... Seite 36 EML... Seite 38 CETSOL... Seite 40 MICAST... Seite 42 SETA... Seite 44 Physik... Seite 46 PK-3 und PK-3-Plus... Seite 48 PK-4... Seite 52 GeoFlow... Seite 56 CCF... Seite 60 DCMIX... Seite 64 FASES... Seite 66 FASTER... Seite 68 Raumfahrtmedizin... Seite 70 PMDIS und TRAC... Seite 72 Puls und Pneumocard... Seite 74 HealthLab... Seite 76 ETD und 3D-ETD... Seite 78 Otolith... Seite 80 Thermo... Seite 82 Circadian Rhythm... Seite 84 EKE... Seite 86 SOLO... Seite 88 Pro-K... Seite 90 Nutrition... Seite 92 Cartilage... Seite 94 Sarcolab... Seite 96 SkinCare... Seite 98 Skin-B... Seite 100 Immuno... Seite 102 Gravitationsbiologie... Seite 104 AT-Space... Seite 106 WAICO... Seite 108 Xenopus und Tadpoles... Seite 110 CRiSP... Seite 112 MDS-Muscle... Seite 114 CellBox-1... Seite 116 CellBox-2... Seite 118 Triplelux-A... Seite 120 Triplelux-B... Seite 122 Strahlen- und Astrobiologie... Seite 124 DOSMAP... Seite 126 DOSIS und DOSIS 3D... Seite 128 Matroshka... Seite 130 Chromosomes... Seite 132 Expose-E ADAPT und PROTECT. Seite 134 Expose-R SPORES und R3D-E... Seite 138 BIOMEX... Seite 140 BOSS... Seite 142 AgXX... Seite 144 Kristallisation Makromoleküle Seite 146 Kristallisation Biologischer Makromoleküle... Seite 148 Bildung... Seite 152 Beschützer der Erde... Seite 154 Columbus Eye... Seite 156 Top-Experiment Seifenblasen... Seite 158 OEE Oil Emulsion Experiment... Seite 160 Der deutsche ESA-Astronaut Alexander Gerst fliegt am 28. Mai 2014 zur ISS. Dort wird er im Rahmen seiner Mission Blue Dot shaping the future 166 Tage lang auf der Raumstation leben, arbeiten und forschen. Alle Experimente, die während seiner Mission laufen oder von Alexander Gerst durch- beziehungsweise weitergeführt werden, sind an dem Blue Dot-Missionslogo zu erkennen. 2

3 Strahlenbiologie Einleitung Deutsche Experimente und Anwendungen im europäischen ISS Programm Forschung auf der Raumstation im Überblick Die Internationale Raumstation ISS ist das größte internationale Kooperationsprojekt der Menschheit im erdnahen Weltraum. Die USA, Russland, Kanada, Japan und elf Mitgliedsstaaten der Europäischen Weltraumorganisation ESA sind bei Forschung und Nutzung. Jeder Raumstationspartner hat eigene Pläne für die ISS-Forschung, jedoch haben alle ein Ziel gemeinsam: die Verbesserung des Lebens auf der Erde. Seit dem ersten Flug von Astronauten und Kosmonauten zur ISS nutzen Forscher in den ISS-Laboren den Einfluss der Schwerelosigkeit und anderer Parameter außerhalb der schützenden Erdatmosphäre für ihre Experimente. Auch der deutsche ESA-Astronaut Alexander Gerst wird während seiner Mission Blue Dot shaping the future viele wichtige deutsche Experimente auf der Raumstation durch- beziehungsweise weiterführen. Sie sind im Inhaltsverzeichnis mit einem Blue Dot gekennzeichnet. Die ISS- Forschung umfasst neben der Erprobung neuer Technologien auch grundlagen- und anwendungsorientierte Forschungsbereiche wie Lebenswissenschaften, Materialwissenschaft, Physik, Biologie, Medizin und Erdbeobachtung. Auch das Thema Bildung ist mittlerweile stärker in den Fokus gerückt. Erst seit Mitte des Jahres 2009 wird die Raumstation durch eine permanente Sechs-Mann-Crew voll genutzt. Seit Beginn der wissenschaftlichen Forschung auf der ISS sind viele bedeutende Ergebnisse erzielt worden. Auch die Auswertung laufender und kommender Experimente lässt zahlreiche neue Erkenntnisse für Wissenschaft und Anwendungen erwarten. In vielen Experimenten und Anwendungen ist auch die deutsche Industrie eingebunden. Neben dem wissenschaftlichen Erkenntnisgewinn, wird auch die Frage nach einem kommerziellen Nutzen insbesondere im Technologiebereich immer wichtiger. Jedes Experiment wird durch sogenannte Principal Investigators (PI), die die wissenschaftliche Federführung im Experiment wahrnehmen, begleitet. Neben dem PI gibt es oft mehrere Co-operative Investigators (Co-I), die aufgrund ähnlicher wissenschaftlicher Fragestellungen am Experiment teilnehmen. Darüber hinaus sind oft Industriepartner als Unterauftragnehmer eingebunden. Deutschland hat einen großen Anteil an der europäischen Forschung auf der Raumstation. Circa 65 Prozent der bisherigen deutschen Weltraumforschung wird im ESA-Programm (ELIPS) geplant und mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie durchgeführt. Darüber hinaus forscht Deutschland mit Mitteln aus dem nationalen Programm zum Beispiel in bilateralen Kooperationen. Diese Broschüre stellt eine Auswahl wichtiger deutscher ISS-Experimente vor. Deutsche Experimente und Anwendungen im europäischen ISS Programm 33,83 % 90 deutsche Experimete inkl. Bildung (deutsche PL, Industriepartner) 66,17 % 66,17 % 266 ESA Experimente gesamt 33,83 % (inkl. 90 deutsche Bildung) Experimete inkl. Bildung (deutsche PL, Industriepartner) Deutsche ESA-Experimente sortiert nach Fachdisziplinen 266 ESA Experimente gesamt (inkl. Bildung) 1% Deutsche ESA-Experimente 1% sortiert nach Fachdisziplinen 11% Biologie 19 % Technologie Demonstrationene 3 % Bildung 1% 1% Fluid Physik 11% Biologie 19 % Human Physiologie 19 % 13 % Technologie Demonstrationene 3 % Materialwissenschaften Bildung Plasma Physik Fluid Physik 5 % Strahlenphysik Human Physiologie 19 % 13 % Solarphysik 8 % Materialwissenschaften 20 % Kommerziell Plasma Physik 5 % Strahlenphysik Solarphysik 8 % 20 % Kommerziell Deutschland nimmt mit 33,83 Prozent einen erheblichen Anteil im ESA-Forschungsprogramm ELIPS ein. Prozentuale Verteilung deutscher Forschung auf der ISS 4 5

4 Technologie Einsatz unter extremen Bedingungen für Technik von Morgen Für extreme, technologische Fragestellungen aller Art bietet die Internationale Raumstation eine hervorragende Experimentierplattform mit vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten. So werden zum Beispiel hochempfindliche Sensoren und Antennen für die Identifikation von Schiffen auf der ISS getestet. Dadurch lassen sich weltweite Schiffsbewegungen nachverfolgen und aufzeichnen, mit deren Hilfe beispielsweise Schadstoffemissionen kartiert oder Routen verbessert werden können. Proben von technischen Oberflächen, Lacken und neuen Materialien lassen sich außen auf der ISS dem atomarem Sauerstoff und der harten Sonnenstrahlung aussetzen und geben Aufschluss über deren Haltbarkeit. Automatische Kameras können über das Internet gesteuert werden und bieten so den Blick in Flugrichtung, nach unten und nach hinten. Für die Erd- und Atmosphärenbeobachtung sind neue Geräte wie der NightPod im Einsatz. Innovative Sensoren, die zum Beispiel für nachgeführte Nachtaufnahmen von Städten, die Veränderung in der Lichtverschmutzung oder Polarlichter und Gewitter in besonders hoher Auflösung zeigen können, sind geplant. Beim Magnetfeldexperiment MagVector/MFX wird erstmals weltweit das Zusammenspiel eines elektrischen Leiters mit dem Erdmagnetfeld gemessen. So will man unter anderem das Erdmagnetfeld für zukünftige Anwendungen nutzen. Technologie-Experimente kommen überall dort zum Einsatz, wo sich für Material oder Funktionen extremen Herausforderungen wie zum Beispiel der harten Strahlung, dem atomaren Sauerstoff, dem Vakuum oder der hohen Orbitalgeschwindigkeit der ISS stellen. Evi Blink/ DLR 7

5 Technologie Astronaut Clay Anderson mit dem Analyzing Interferometer for Ambient Air (ANITA) ANITA: Prima Klima oder dicke Luft auf der ISS? In einer abgeschlossenen Umgebung wie im Inneren der Internationalen Raumstation, muss die Luftzusammensetzung überwacht werden, um die Gesundheit der Menschen sicherzustellen. Die Hauptbestandteile der Kabinenluft wie Sauerstoff, Stickstoff und Kohlendioxid werden bereits durch das Lebenserhaltungssystem der Raumstation überprüft. Das Analysing Interferometer for Ambient Air (ANITA) kann jedoch bis zu 32 wichtige chemische Verunreinigungen nahezu in Echtzeit aufspüren. ANITA saugt im Betrieb alle sechs Minuten Umgebungsluft an und untersucht sie. Die Analyse basiert auf der Fourier Transform Infrared Spectrometry-Technologie (FITR). Dabei wird ein Strahl des infraroten Lichts in zwei Teile aufgespalten, die über verschiedene teils bewegliche Spiegel umgelenkt und später wieder zusammengeführt werden. Auf ihrem Weg durchqueren sie dabei eine Kammer mit der zu analysierenden Luft. Die wieder zusammengeführten Strahlen treffen dann auf einen Detektor, der das Licht in elektrische Signale umwandelt. Mit einer mathematischen Funktion der sogenannten Fourier-Transformation wird aus diesen Signalen dann ein Lichtspektrum errechnet. Jeder Stoff in der Luft hat ein bestimmtes Spektrum. Die Software der Anlage gleicht dann die aufgenommene Bandbreite mit einer Datenbank von 32 chemischen Verbindungen ab und findet so heraus, welche davon in der untersuchten Luft vorhanden sind. Nach der Analyse, die nur wenige Minuten dauert, wird neue Luft angesaugt und überprüft. Auf diese Weise erhält man eine detaillierte Aussage darüber, wie sich die Luft in der Station zusammensetzt und wie sie sich über die Zeit verändert. Da ANITA nur an einem Standort misst, können zusätzlich mit kleinen Beuteln Luftproben aus anderen en der Station gesammelt und untersucht werden. So ergibt sich ein besseres Bild von der Gesamtsituation auf der Station. ANITA startete am 8. August 2007 an Bord des amerikanischen Space Shuttles Endeavour (STS-118) ins All. Auf der Raumstation wurde das Spektrometer dann im US-amerikanischen Destiny-Modul im September 2007 installiert und in Betrieb genommen. Ursprünglich sollte die Experimentphase nur zehn Tage dauern. Doch aufgrund guter Ergebnisse wurde die Betriebsdauer schließlich auf elf Monate verlängert. Insgesamt war ANITA von September 2007 bis August 2008 auf der ISS aktiv. Über den gesamten Messzeitraum konnte eine ausführliche Analyse über die Qualität der Umgebungsluft in der Station angefertigt und erstmals eine Vielzahl an Verbindungen in hoher zeitlicher Auflösung beobachtet werden. Der Vergleich mit Luftproben aus anderen Stationsbereichen und ähnlichen Messungen bestätigte die Genauigkeit des Gerätes. So stieß ANITA beispielsweise auf das Kältemittel Freon in der Umgebungsluft, das aus einem bis dahin unbekannten Leck eines russischen Kühlkreislaufes auf der Station entwich. ANITA unterstrich damit die Bedeutung eines solchen Systems für die Gesundheit und Sicherheit der Astronauten auf der Raumstation. Da sich ANITA in seinem elfmonatigen Betrieb auf der ISS bewährte, wurde in der Zwischenzeit ein Nachfolger (ANITA-2) entwickelt. Er wird deutlich kompakter ausfallen und ist für einen dauerhaften Betrieb auf der Station geeignet. Eine endgültige Entscheidung über den Bau von ANITA-2 ist aber noch nicht gefallen. Zukünftige bemannte Langzeitmissionen egal ob Mondstation oder Flug zum Mars werden ohne eine detaillierte und dauerhafte Überwachung der Raumluft scheitern. ANITA-Technologie wird daher ein wichtiger Teil zukünftiger Entwicklungen im der bemannten Raumfahrt sein. Darüber hinaus gibt es auch viele Beispiele für Anwendungen in geschlossenen Umgebungen auf der Erde: Auch in U-Booten oder Bergwerken steht die Überwachung der Luftzusammensetzung an erster Stelle. Astronaut Clay Anderson sammelt mit einer Pumpe Luftproben, die vom Analyzing Interferometer for Ambient Air (ANITA) im Unity-Verbindungsknoten analysiert werden. 8. August 2007 / Space Shuttle Endeavour (STS-118) ISS-Zeitraum September 2007 bis August 2008 Unterbringung Destiny-Modul und Node 1 Unity-Knoten Experimentator Dr. H. Mosebach; A. Honne; G. Tan Einrichtung Kayser-Threde GmbH; SINTEF Technologie NASA Deutsche Industrie Kayser-Threde GmbH 8 9

6 ColAIS und Vessel-ID-System: Schiffsverkehr aus dem All sichern Alle Systeme funktionieren nominal. ColAIS soll voraussichtlich bis zum Ende der ISS- Nutzungsphase in Betrieb bleiben. Die größten beweglichen Bauwerke der Menschheit sind Schiffe. Sie können große Gütermengen mit wenig Personal und geringem Aufwand befördern. Rund Handelsschiffe sind derzeit auf den Ozeanen unterwegs und transportieren fast sieben Milliarden Tonnen Güter pro Jahr. Über 90 Prozent des gesamten Welthandels und nahezu 70 Prozent des deutschen Im- und Exports werden über See abgewickelt. Die Sicherheit dieser Flotte zu garantieren, trägt zur Sicherung des globalen Handels bei. Insbesondere auf hoher See bietet die Raumfahrt neue Möglichkeiten der Überwachung. Schiffe und deren genaue Positionen werden aus dem All erkannt und kartiert. Das Columbus Automatic Identification System (ColAIS) auf der ISS empfängt die Signale, die die Schiffe aussenden, ermittelt so deren Position und schickt die Daten wieder zurück zur Erde. Bis zur Inbetriebnahme von ColAIS wurde das Automatische Identifikationssystem (AIS) lediglich im Küstenbereich angewandt. Es soll nun zusammen mit anderen orbitalen Systemen erweitert werden und so die Reichweite vergrößern und den Empfang des Signaltyps außerhalb der Erdatmosphäre ermöglichen. So soll ColAIS unsere Meeresautobahnen in Zukunft noch sicherer zu machen. Die Experimentanlage ist Teil des Vessel-ID-Systems, das während der Blue Dot-Mission des deutschen ESA-Astronauten Alexander Gerst auf der Raumstation den Betrieb fortsetzt. ColAIS ist ein experimenteller ISS-Sensor, der die Schiffsbewegungen erfasst, indem er die AIS-Transponder-Signale empfängt, die die Boote aussenden. Diese Transponder sind für internationale Schiffe mit mehr als 300 Tonnen oder Frachtschiffe mit mehr als 500 Tonnen vorgeschrieben. Über das UKW-Signal können Schiffe über offene Meere verfolgt und über vier Monate kontinuierlich beobachtet werden. Die Transponder senden in regelmäßigen Abständen die Schiffsposition als Datenpaket auf zwei AIS-Kanälen. Wie oft sie senden, hängt von der Schiffsgeschwindigkeit und Kursstabilität ab. Alle drei Minuten setzen Schiffe vor Anker ihre Signale ab, fahrende Schiffe über 23 Knoten etwa alle zwei Sekunden. Über die ColAIS-UKW-Antenne werden die Signale auf der Raumstation an zwei Empfänger geleitet, die die Pakete für die Weiterverarbeitung im Computer entschlüsseln. Über die ISS-Kommunikation werden die Daten zum Boden übertragen und an die Endempfänger verteilt. Sie können auf einem Bildschirm als Symbol mit Positionsangabe und Richtungs- beziehungsweise Fahrtvektor angezeigt werden. Die Länge des Fahrtvektors ist geschwindigkeitsabhängig. Mit einem GPS-Empfänger kann der Kapitän und seine Mannschaft auf der Brücke am Bildschirm die eigene Schiffsposition verfolgen. Durch Überlagerung der Daten auf einer elektronischen Seekarte erhält die Schiffscrew alle navigationsrelevanten Informationen zur Schiffsführung. ColAIS ist noch in einer Validierungsphase. Die Funktionstüchtigkeit des Systems ist mittlerweile allerdings bewiesen. In vier Monaten wurden 30 Millionen einzelne Nachrichten von AIS-Transpondern auf mehr als verschiedenen Schiffen aller Klassen und Größen empfangen. Schweden, Norwegen aber auch die EU, die UN sowie internationale Schifffahrtsbehörden zeigen Interesse an ColAIS. Nach ausreichender Testphase auf der ISS könnte ein privates System zur weltweiten Überwachung des Schiffverkehrs in naher Zukunft Wirklichkeit werden. AIS-Sender könnten als zugelassene persönliche Notfallsender benutzt werden. Von Schiffbrüchigen aktiviert, könnte der Sender eine Notfallnachricht sowie gleichzeitig per AIS die Position des eingebauten GPS-Empfängers aussenden. Mit mehreren Tagen Sendedauer könnte das Gerät die Rettung beschleunigen und so Leben retten. An der Bergung beteiligte Schiffe können die Person in Seenot auf ihrem Kartenplotter genau lokalisieren. Die AIS-Daten, die in die elektronische Seekarte einblendet werden, überlagern derzeit noch die eingetragenen Seezeichen des heutigen Identifikationsstandards. Zurzeit gibt es noch keine genormte Darstellung von AIS-Seezeichen. Weil diese Signale aber überall auf der Welt verfügbar sind, wären internationale Anstrengungen zur Standardisierung dieser Daten wünschenswert und ein wichtiger Schritt, um unsere Meeresautobahnen in Zukunft noch sicherer zu machen. Da AIS in einem ähnlichen Wellenlängenbereich wie Mobiltelefone arbeitet, ist eine Weiterentwicklung moderner AIS-Empfänger notwendig. Zwei Empfänger: 10. September 2009 / HTV-1 Antenne: 16. November 2009 / Space Shuttle Atlantis (STS-129) Computer-ERNObox: 14. Mai 2010 / Space Shuttle Atlantis (STS-132) ISS-Zeitraum seit Juni 2010 Unterbringung Antenne: außen am Columbus-Modul Computer-ERNObox: im Columbus-Modul NORAIS-Empfänger: im Columbus-Modul LUXAIS-Empfänger: im Columbus-Modul Experimentator Einrichtung FFI; Seatex; ESA; Airbus Defence & Space industrielle Nutzung, Telekommunikation Norwegen; Airbus Defence & Space, Bremen Deutsche Industrie Airbus Defence & Space, Bremen ColAIS-Stichprobe vom 1. Juni 2010: Von 19:00 Uhr bis 9:00 Uhr sammelte der NORAIS-Receiver mehr als AIS- Nachrichten der Klasse A. US-Astronaut Randolph Bresnik installierte am 21. November 2009 die AIS-Antenne an der Außenhülle des Columbus-Moduls. 11 FFI

7 Strahlenbiologie Technologie E-Nose: Elektronische Spürnase auf der Raumstation der Probennahme (Wischprobe) mit anschließender Zucht in einem Brutschrank, die in der ISS nur mit Expertenwissen und zeitaufwendig durchzuführen ist, ermöglicht die E-Nose über eine Datenverbindung zur Bodenstation eine zeitnahe Analyse der Situation. Lorem Fotolia/ ipsum NASA Seit dem 28. Februar 2013 hat die E-Nose die Spur von Mikroorganismen aufgenommen. Das Gerät misst elektronisch die mikrobielle Belastung über ein Gassensorsystem auf der Raumstation. 12 Die mikrobielle Verunreinigung durch Pilze, Keime und Sporen sind für Crew und Hardware im Weltall eine große Gefahr. Auf der Internationalen Raumstation oder auf Langzeitmissionen werden die winzigen Lebewesen zu einem großen, sicherheitsrelevanten Problem. Die meisten Allergene werden über die Atemluft aufgenommen, welche zu Krankheitssymptomen wie Kopfschmerzen, Konzentrationsprobleme, tränende Augen, Lethargie, Entzündungen der Schleimhäute von Nase, Mund und Hals, Hautjucken sowie Ekzeme als Folgeescheinungen führen können. Ein weiteres Problem ist die Einfuhr von Mikroorganismen von der Raumstation zurück zu unserem Heimatplaneten: Mikroorganismen, die sich auf ISS-Hardware angesiedelt haben, werden zurück zur Erde gebracht. Diese Passagiere können unter den besonderen Bedingungen des Weltalls wie Weltraumstrahlung mutiert sein also ihr Erbgut dauerhaft verändert haben. Die Überwachung der Umgebungsbedingungen auf der ISS ist somit ein wichtiger Schritt und gleichzeitig eine große Herausforderung. Sie stellt hohe Ansprüche an die Messverfahren und ist technisch wie auch zeitlich sehr aufwendig. Hier soll die elektronische Spürnase E-Nose einen wichtigen Beitrag leisten, die Kontamination rechtzeitig zu detektieren. Das Moskauer Institut für Biomedizinische Probleme (IBMP) konnte bisher bis zu 300 verschiedene Organismen über die aufwändige Wischmethode auf der russischen MIR-Station und der ISS bestimmen. Im Rahmen eines deutschrussischen Experimentes soll die E-Nose seit Anfang 2012 im russischen Segment der ISS Pilze und Bakterien aufspüren. Im Rahmen des Experimentes wurde mit der E-Nose an verschiedenen Stellen im Servicemodul der ISS die mikrobielle Belastung gemessen. Zusätzlich wurde ein sogenanntes Target-Book installiert. Dort sind verschiedene Materialproben wie Aluminium, der polymere Kunststoff Nomex, Platinen Material und Kabelmarkierung aufgetragen. Auf diesen Materialien sollten sich biologische Kulturen ansiedeln, die dann in einem Rhythmus von zwei Monaten vermessen wurden. Das Target-Book wurde nach der Experimentphase wieder zurück zur Erde gebracht und beim IBMP und Innovation Works (IW) in München ausgewertet. Die Daten zeigten, welche mikrobiellen Kulturen gezielt bestimmte Materialien befallen und wie schnell sie sich auf diesen vermehren. Zur Verifizierung der Ergebnisse wurden diese Werte mit den Messergebnissen des klassischen russischen Messverfahrens der sogenannten Wischprobe verglichen. Zehn unterschiedlich halbleitende Metalloxid-Sensoren spüren zuverlässig ein breites Spektrum an mikrobiellen Verunreinigungen auf. Dieses Messsystem nimmt dabei ein spezifisches Geruchsbild auf, indem es sich die oxidierende Eigenschaft der von den biologischen Kulturen freigesetzten Gasmoleküle (Microbial Volatile Organic Compounds MVOC) zunutze macht. Diese MVOCs werden durch den Stoffwechsel der Kulturen gebildet und sind spezifisch für ihre Art. Jede Kultur regt also mit dem Freisetzen ihrer spezifischen Gasmoleküle die zehn verschiedenen Sensortypen unterschiedlich stark an. So lässt sich über ein Geruchstraining rasch ein olfaktorischer Fingerabdruck erstellen. Gasgemische werden an Hand ihres Musters nach nur einem Trainingsschritt wiedererkannt. Bei Datenverbindung zur Bodenstation oder direkt zu einem Bordrechner können die Zellkulturen und somit auch die Situation auf der Raumstation zeitnah analysiert werden. Im Gegensatz zu den klassischen Methoden Die E-Nose wurde unter Laborbedingungen und im europäisch-russischen Isolationsexperiment Mars500 getestet. Nachdem die Einsatztauglichkeit auf der Erde bereits nachgewiesen wurde, startete die elektronische Spürnase am 19. Dezember 2012 mit einer russischen Sojus-Rakete zur Raumstation. Die Messungen wurden bis Mai 2013 an verschiedenen Stellen im russischen Service Modul der ISS (Arbeitsbereich, Schlafbereich und Toilette) durchgeführt. Im Anschluss wurden die Messdaten von deutschen und russischen Experten gemeinsam ausgewertet. In der Experimentphase soll die E-Nose ihre Einsatztauglichkeit unter Beweis stellen und ihre Messverfahren für den dauerhaften Einsatz auf der Internationalen Raumstation sowie für den Einsatz im Rahmen von Langzeitmissionen qualifizieren. Nachdem die E-Nose in einer ersten Experimentphase seine Einsatztauglichkeit erfolgreich gezeigt hat, wird zurzeit gemeinsam mit dem IBMP und Airbus an der Weiterführung des Experimentes gearbeitet (Messungen unzugänglichen Stelle mit einem Lance-Sampler). Darüber hinaus ist ein neues Experiment in Vorbereitung. Gemeinsam mit Wissenschaftlern vom Klinikum der Universität München soll die E-Nose im der Atemgasanalyse zum Einsatz kommen. Ziel ist es, Bio-Marker für zum Beispiel Stress oder Erkrankungen in der Atemluft zu erschnüffeln. : Das vom DLR geförderte Vorhaben ist ein gemeinschaftliches Projekt welches von Airbus geführt wird. Wissenschaftlicher ist das in Moskau ansässige Institut. Der Hersteller der elektronischen Nase ist die Firma AirSense Analytics aus Schwerin. Die wissenschaftlich-biologischen Themen werden von der Firma Innovation Works aus München bearbeitet. 19. Dezember 2012 / Sojus TMA-07M ISS-Zeitraum Februar 2013 bis 2014 Unterbringung Swesda-Modul Experimentator Joachim Lenic Einrichtung DLR Raumfahrtmanagement Sensorenentwicklung für Gasanalyse unter extremen Bedingungen DLR; IBMP Moskau Deutsche Industrie Hardware: Airbus Defence & Space, Friedrichshafen; AirSense Analytics, Schwerin; Wissenschaft: Innovation Works, München; Zentrum für Umweltforschung und nachhaltige Technologien, Bremen 13 Der russische Kosmonaut Roman Romanenko geht mit der E-Nose in der Raumstation auf mikrobielle Spurensuche. Roskosmos/ IBMP Roskosmos/ IBMP

8 Technologie FIPEX: Orts- und zeitabhängige Messungen von atomarem Sauerstoff im niedrigen Erdorbit Im niedrigen Erdorbit absorbiert der molekulare Sauerstoff die Sonnenenergie und wird dadurch in atomaren Sauerstoff gespalten, der sich dadurch in oberen Atmosphärenschichten anreichert. Die Wechselwirkung der Solarstrahlung mit der Erdatmosphäre spielt dabei eine wesentliche Rolle. Die zeitgenaue Messung der tatsächlich vorliegenden atomaren Sauerstoffkonzentration hilft uns dabei, die allgemeinen Klimamodelle auf der Erde besser zu verstehen. Können Werkstoffe im Erdorbit rosten? Wie beeinflusst atomarer Sauerstoff die Atmosphäre und die Auslegung von Satellitenmissionen? Warum widersprechen sich die Modelle der oberen Atmosphäre um circa 470 Prozent? Auf diese Fragen soll das Flux-(Phi)-Probe-Experiment (FIPEX) eine Antwort finden. Erstmals wurde eine zeitgenaue Langzeitmessung des atomaren Sauerstoffs im niedrigen Erdorbit bis circa 450 Kilometer durchgeführt. Hierbei wurde zwischen molekularem und atomarem Sauerstoff unterschieden. Modelle der höheren Atmosphäre wurden verglichen und die Wechselwirkungen an dem eigentlichen Ort der elektrochemischen Reaktion der sogenannten Dreiphasengrenze zwischen dem keramischen Elektrolyten und den Elektroden im Ultrahochvakuum untersucht. Das FIPEX-Experiment besteht aus zwei Sensoreinheiten mit insgesamt zwölf Sensoren. Diese neuartigen, miniaturisierten Messeinheiten erfassen den Partialdruck des atomaren Sauerstoffs bis Millibar aus der natürlichen Umgebung des niedrigen Erdorbits und unterscheiden dabei den molekularen Sauerstoff aus Reaktionen des Ladungsausgleichs sogenannten Rekombinationsreaktionen und Ausgasungen aus den druckbeaufschlagten Modulen der Raumstation. Die Sensoren haben eine Betriebstemperatur von circa 650 Grad Celsius und entsprechen damit den besonderen Anforderungen an das Experimentsystem. Basierend auf ersten Konzepten der Universität Stuttgart wurden neben den Sensoren auch die Struktur und die Elektronik zur Steuerung, zur Daten- und Kommandoverarbeitung sowie zur Kommunikation mit der Außenplattform European Technology Exposure Facility (EuTEF) des Columbus-Moduls komplett an der TU Dresden entwickelt, nach den Standards der European Cooperation for Space Standardization (ECSS) weltraumqualifiziert und während der Mission gesteuert. Neben den wissenschaftlichen Zielen konnten damit auch Studenten praxisnah ausgebildet werden. Was ist faszinierender, als online mit einem Experiment auf der Raumstation von einer Universität aus zu kommunizieren? Auch beim Satellitenbau helfen die FIPEX-Daten: Die extreme chemische Reaktionsfreudigkeit des atomaren Sauerstoffs ist für eine Vielzahl von Oberflächenprozessen und damit für eine Zersetzung der Materialien verantwortlich. Kennen wir die zeitabhängige Konzentration des atomaren Sauerstoffes im Orbit, können Strukturbauteile zukünftig den Bedingungen angepasst und so die Lebensdauer der Satelliten erhöht werden. FIPEX lieferte die ersten zeitaufgelösten Messungen zur Korrelation der Atmosphärenmodelle. Auch die ersten Ergebnisse sind publiziert. Weitere Missionen mit den vielversprechenden Sensoren sind nun notwendig, um die sehr starke zeitabhängige Variation des atomaren Sauerstoffs zu vermessen und den Einfluss auf die Atmosphärenzusammensetzung besser zu verstehen. FIPEX eröffnet auch für die Erde neue Anwendungsfelder insbesondere aufgrund der guten Sensor- beziehungsweise Systemeigenschaften, der kostengünstigen und reproduzierbaren Fertigung, der hohen Empfindlichkeit bei geringen Gasanteilen sowie der gleichzeitigen Messung von Gasanteilen und Gesamtmassenströmen. Die Möglichkeit, dynamische Vorgänge durch geringe Ansprechzeiten zu untersuchen, ist insbesondere für die Medizintechnik interessant. Die Messung verschiedener Gase kann zu einem Einsatz in der Umwelttechnik (Messung von Schadstoffen mit Prozesssteuerung zu deren Minimierung), in der Vakuumtechnik und in der Allgemeinen Mess- und Regeltechnik (zum Beispiel gassensitive Durchflussregler) führen. 7. Februar 2008 / Space Shuttle Atlantis (STS-122) ISS-Zeitraum Februar 2008 bis Oktober 2009 Unterbringung EuTEF-Plattform am Columbus-Modul Experimentator Prof. Dr. Stefanos Fasoulas; Dr. Tino Schmiel Einrichtung TU Dresden Sensorenentwicklung für Gasanalyse unter extremen Bedingungen ESA; DLR; NASA Deutsche Industrie Verschiedene Spin-off- für das Atemgasanalysesystem RSS (Kohlendioxid, Kohlenmonoxid, Stickoxide, etc.) FIPEX an der Außenplattform EuTEF des europäischen Columbus-Moduls fotolia, funkyfrogstock Rost ist auf der Erde ein ernstes Problem für Fahrzeuge aller Art. Doch können Materialien auch im Weltraum rosten? Dieser spannenden Frage geht das FIPEX-Experiment nach. Nachdem FIPEX und die Außenplattform EuTEF durch die Astronauten Rex Walheim und Stanley Love erfolgreich von der Nutzlastbucht des Space Shuttle Atlantis (STS- 122) zum Columbus-Modul transportiert und befestigt wurde, konnte FIPEX im Februar 2008 eingeschaltet werden. Das Experiment befand sich bis September Tage lang an Bord der ISS und wurde mit dem Shuttle Discovery (STS-128) wieder zurücktransportiert. Die Hardware befindet sich zur Auswertung der wissenschaftlichen Daten und zur Ausbildung von Studenten an der Universität Dresden

9 Kosmonaut Vladimir Dezhurov installiert das Global Time System (GTS) im Swesda- Modul der Raumstation. GTS-2: Exakte Ortszeit weltweit verfügbar? Nicht alle Uhren auf der Erde gehen exakt gleich. Das könnte das Global Transmission Services (GTS-2)-Experiment nun ändern: Durch dieses System können Uhren und Armbanduhren überall auf der Erde von der ISS aus synchronisiert werden. Rüstet man diese Datendienste mit einem bestimmten Codierungssystem aus, so könnten sie auch kommerziell eingesetzt werden: Gestohlene Fahrzeuge könnten blockiert und verlorene Kreditkarten gesperrt werden. Das Experiment soll zeigen, ob sich bei Diebstahl die Position dieser entwendeten Geräte genau bestimmen lässt. Zusätzlich können mit Hilfe der Telemetriedaten Objekte, wie zum Beispiel Container oder Waggons, überwacht werden. GTS testet und demonstriert Rundfunkübertragungstechniken mit hochgenauem Zeitsignal, jeweils korrigierter Ortszeit weltweit sowie global nutzbaren digitalen Signalen für unterschiedliche Dienstleister. Der GTS-Sender an Bord der ISS sendet periodisch die Zeitsignale aus. Durch die Rotation der Erde und die hohe Bahnneigung der Raumstation wird im Verlauf des Fluges mehrmals innerhalb eines Tages ein Bodenbereich von etwa plus-minus 70 Breitengraden abgedeckt. Die Armbanduhren am Boden können durch die besondere Form der Signalabstrahlung die richtige Uhrzeit ermitteln. Durch eine spezielle Codierung der Empfängerchips kann die Echtheit der Daten überprüft und beispielsweise im Fall eines Autodiebstahls sogar die Elektronik eines Fahrzeugs blockiert werden. So lassen sich Daten fast fälschungssicher übertragen. Das GTS-System sendet für die verschiedenen Zeitzonen jeweils die korrigierte Lokalzeit mit Sommer/Winter-Informationen aus, so dass die Uhren auf der Erde automatisch die richtige Zeit anzeigen. Jeder Empfänger am Boden hat eine eigene Identifikation (ID), durch die gezielt Informationen an einen einzelnen Benutzer gesendet werden können. Das System ist funktionsfähig und dienstbereit. GTS-2 setzt das GTS-Experiment mit einer verbesserten Elektronikeinheit, die 2005 mit Progress-Raumschiff zur ISS gebracht wurde, fort. GTS-2 hat die Empfangsleistung wesentlich verbessert. Seit dem 5. Dezember 2005 wurde es erfolgreich betrieben. Durch die stabile Zeitreferenz konnte außerdem gezeigt werden, dass sich durch GTS eine präzise Orbitbestimmung durchführen lässt, die mit den kurzen Kontaktzeiten eines Satelliten im niederen Orbit arbeiten kann. Diese Orbitbestimmung soll im Rahmen einer deutsch-russischen Zusammenarbeit mit dem Keldysh Institute of Mathematics zu einem Naviagationssystem für Planetenlander entwickelt werden. Die Funktionstüchtigkeit des verbesserten GTS-2-Systems wurde seit 2005 bis heute erprobt und verifiziert. Zeitübertragungen wurden dabei ebenso demonstriert, wie die kryptographische Übertragung von Nutzdaten. Da die interne Referenz eine Kurzzeitstabilität von 1x10-13 im Sekunden hat, konnten erfolgreich Orbitdaten der ISS vom Boden aus bestimmt werden. Die neu entwickelten Modulationsverfahren können auch in einem nicht-kohärenten Modus betrieben werden, der immun gegen Dopplerdrift ist. Daher kann das Verfahren um Systeme mit Rückkanal erweitert werden, die einen koordinierungsfreien Mehrfachzugang mit einer großen Anzahl von terrestrischen Transpondern erlauben, die gleichzeitig erfasst werden können. Das GTS- Zeitsignal kann grundsätzlich kommerziell zum Einsatz kommen, wurde aber bisher noch nicht umgesetzt. Die Verhandlungen in dieser Angelegenheit werden fortgeführt. GTS soll in Zukunft kommerzielle Datenpakete weltweit an beliebige mobile Miniaturempfänger und -transponder verteilen. Anwendungen liegen in folgenden en: globale Funkuhrsynchronisation, Personenrufdienste (Paging), Datenübertragungen zu Smartcards, Diebstahlsicherungen für Autos und Mobiltelefone, etc., Autorückruf und -notruf, Fernsteuerung, Container-Verfolgung und Flotten-Management. Die Miniaturisierung der Empfänger kann auch kleinere Gegenstände wie Uhren, Funktelefone, elektronische Fahrzeugschlüssel und Chipkarten vor Diebstahl schützen. Das TZR hat einen neuartigen, voll digitalen Empfänger für den Empfang des Zeitsignals entwickelt, der sich jedoch auch für die anderen Anwendungsgebiete einsetzen lässt. Nach Abschluss der Experimentierphase kann der Prototyp direkt in einen Mehrzweck-Mikrochip umgewandelt werden, der alle oben genannten Funktion verwirklichen soll. Durch diese generischen Eigenschaften, die auf den jeweiligen Anwendungsfall eingestellt werden, lässt sich eine hohe Stückzahl und damit ein attraktiver Stückpreis erzielen. Die Möglichkeit, eine große Anzahl von Transpondern gleichzeitig abzufragen, bietet die Möglichkeit, durch die Telemetrie von zum Beispiel Eisenbahnwaggons Vorhersagen über den Streckenzustand oder die Abnutzung der Achsen zu treffen und so eine optimierte Planung für Reparatur oder Lieferzeiten zu erstellen. GTS: 21. März 2002 / Progress 7P GTS-2: 8. September 2005 / Progress 19P ISS-Zeitraum GTS: seit März 2002 GTS-2: seit 5. Dezember 2005 Unterbringung innen und außen am Swesda-Modul Experimentator Prof. Dr.-Ing. Felix Huber Einrichtung Steinbeis Transfer-Zentrum Raumfahrt (TZR) Telemetrie und globaler Funk-Service ESA; DLR 16 Schutz vor Langfingern: Durch eine spezielle Codierung der Empfängerchips kann im Fall eines Autodiebstahls dank GTS sogar die Elektronik eines Fahrzeugs blockiert und der Stadort des gestohlenen Fahrzeugs bestimmt werden. 17 shutterstock, stefanolunardi

10 Der DLR-Roboterarm ROKVISS ist mit vier Anschlüssen ausgestattet jeweils ein Port für Videodaten, Strom, Datenverbindung und Heizung. Für den Transport wurden die Astronauten angewiesen, die Kabel einfach abzuschneiden im Sinne einer unkomplizierten Demontage an Bord der ISS. Technologie ROKVISS: Erster deutscher Roboter im Weltraum Mit der ersten Bewegung eines deutschen Roboters im All begann für die deutsche Weltraum-Robotik am 22. März 2005 ein neues Kapitel. Das vom DLR-Institut für Robotik und Mechatronik entwickelte, innovative Robotik-Komponenten-Verifikation auf der ISS (ROKVISS)-Experiment hatte seine Arbeit auf der ISS aufgenommen. Das Technologie-Experiment hat die intelligenten und mit etlichen Sensoren ausgestatteten Robotergelenkeinheiten bis zu ihrer Demontage im Oktober 2011 unter realen Weltraumbedingungen erprobt und deren Technologiereife nachgewiesen. Dabei wurden auch leistungsfähige Fernsteuerungskonzepte vom autonomen bis hin zum haptischvisuellen Telepräsenzbetrieb getestet, die in zukünftigen bemannten oder unbemannten Missionen genutzt werden sollen. Weiterentwicklungen der Robotik-Bauteile könnten zukünftig auf einem Satelliten oder einem Fahrzeug befestigt werden und Astronauten auf dem Mond oder dem Mars beim Sammeln von Gestein und anderen Arbeiten unterstützen. Das Robotik-System besteht aus einem Arm mit zwei Gelenken, einem Metallfinger an der Spitze des Arms und einer speziellen Experimentkontur, die für dynamische Bewegungsexperimente sowie zur Bestimmung der Gelenkeigenschaften des Roboters dient. In den Kopf des Roboterarms wurden eine Stereo-Videokamera und eine Mono-Kamera integriert. Die Stereo-Videokamera erfasste den Zustand im Nahbereich des Experimentmoduls sowie der ISS. Die Mono-Kamera war für Aufnahmen der Erde ausgelegt. Diese Elemente waren zusammen mit den Elektronikboxen für die Stromverteilung und Bildverarbeitung auf einer Basisplattform montiert. Robotergelenke und Kameras wurden von einem Bordrechner innerhalb des russischen Servicemoduls Swesda angesteuert, der Kontakt zum Boden über eine S-Band Antenne hergestellt. Im interaktiven, haptisch-visuellen Telepräsenzbetrieb wurden die Bewegungen des Roboterarms direkt vom Boden aus kontrolliert und gesteuert. Hierbei wurden die Bilder der Stereokamera, die Kontaktkräfte des Roboters mit seiner Umgebung und die Gelenkpositionen erfasst und vom Bordrechner über eine direkte Funkverbindung an die Bodenstation übertragen. Die Kräfte wurden der Bodenstation über einen Joystick mit Kraftrückmeldung vermittelt, während das Stereo-Videobild zeitgleich auf einem Monitor angezeigt wurde. Zum ersten Mal weltweit wurde ein Roboterarm im Weltraum haptisch-visuell per direkter Funkverbindung vom Boden ferngesteuert. Gesteuert und überwacht wurde das Flugsystem dabei über die Sende- und Empfangsstation des DLR-Raumfahrtkontrollzentrums in Weilheim. Aufgrund des Erfolgs wurde der Missionsbetrieb des ROKVISS-Experiments bis 2011 verlängert und im Oktober auf der ISS demontiert und zerlegt. Nur die Robotergelenke sind im Gepäck eines Sojus-Raumschiffs aus dem All zur Analyse ins Labor zurückgekehrt. Die Auswertung der Missionsdaten hat bestätigt, dass die entwickelten Bauteile und Methoden bestens für den Einsatz im Weltraum geeignet sind. Während der Betriebszeit zeigte ROKVISS, dass Hardware und Software geeignet sind, um intelligente und leichtgewichtige Robotik-Komponenten in realistischen Umgebungsbedingungen zu ermitteln und zu qualifizieren. Die Technologie rund um den per Joystick mit Kraftrückmeldung steuerbaren Roboterarm hat ihre Funktionstüchtigkeit in mehr als 500 Probeeinsätzen auf der ISS bewiesen. Erstmals wurde dabei ein Roboter im All ohne größere Zeitverzögerung von der Erde aus ferngesteuert ein Novum in der Weltraumrobotik. ROKVISS hat den Einsatz an der Außenwand der ISS ohne Beeinträchtigung gemeistert. Das Robotersystem läuft wie am ersten Tag kein Klappern, keine Fremdgeräusche aus dem Getriebe, die Gelenke bewegen sich absolut geschmeidig, als ob ROKVISS das Labor nie verlassen hätte. Mit dem ROKVISS-Experiment wurde ein neuer komplexer Roboter für den Einsatz im freien Weltraum entwickelt. Künftige Reparatur- und Service-Missionen profitieren nun von dem zuverlässigen System. Das gilt nicht zuletzt für die deutsche Orbital-Servicing- Mission DEOS, die für 2015 geplant ist und defekte Satelliten mittels eines Roboterarms einfangen und kontrolliert entsorgen soll. Auch den humanoiden Roboter Justin können die Wissenschaftler mit den Erkenntnissen aus ROKVISS für den Einsatz im Weltraum vorbereiten. DLR Künstlerische Darstellung von ROKVISS im Weltraum DLR Der DLR-Roboterarm ROKVISS ist nach sechs Jahren Einsatz im Weltraum wieder zurück auf der Erde. Die aktuellen Eingangstests beim DLR-Institut für Robotik und Mechatronik in Oberpfaffenhofen haben ergeben, dass die Funktionstüchtigkeit des Systems dem eines neuen Gerätes entspricht. 23. Dezember 2004 / Progress 16P DLR RKK-Energija ROKVISS im All, aufgenommen während eines Außenbordeinsatzes am 12. März ISS-Zeitraum Januar 2005 bis Oktober 2011 Unterbringung Experimentator Einrichtung Deutsche Industrie außen am Swesda-Modul Prof. Dr. Gerhard Hirzinger; Dipl.-Ing. Klaus Landzettel DLR-Institut für Robotik und Mechatronik, Oberpfaffenhofen Raumfahrtrobotik, Telerobotik, Mechatronik DLR; Roskosmos; RKK-Energia Airbus Defence & Space Bremen; Kayser-Threde GmbH München; von Hoerner & Sulger (vh&s) GmbH 18 19

11 MagVector/MFX: Ein Stück Raumschiff Enterprise an Bord der ISS gleich zu erhalten. MFX stößt so das Tor zur experimentellen Astrophysik auf. Erkenntnisse zur Wechselwirkung zwischen dem interplanetaren Magnetfeld und den verschiedensten Körpern im Sonnensystem, beruhen dadurch nicht mehr nur auf passiver Beobachtung, sondern können an Bord der ISS nachgestellt werden. Der deutsche ESA-Astronaut Alexander Gerst wird dieses Experiment während der Blue Dot-Mission in das europäische Weltraumlabor Columbus einbauen und in Betrieb nehmen. Damit wäre ein weiteres Ziel von MagVector/MFX erreicht: ein solches komplexes Experiment innerhalb von nur zwei Jahren zu entwickeln und auf der Raumstation in Betrieb zu nehmen. Die Ionosphäre der Venus im Sonnenwind Volker Schmid/ DLR Airbus Defence & Space Evi Blink/ DLR An der Zukunft schrauben: In Science-Fiction-Filmen schirmt ein Magnetschutzschild Captain Kirk & Co. auf der Enterprise von den rasenden Teilchen ab. Bisher ist ein solches Schutzschild aber noch Zukunftsmusik. Ein variabler elektrischer Leiter in dem deutschen MagVector/MFX-Experiment soll den Weg in die Zukunft ebnen. Alexander Gerst wird während seiner Zeit auf der ISS dieses deutsche Experiment im Columbus- Modul installieren und in Betrieb nehmen. Im Labor in Bremen wird noch fleißig an der Hardware gebastelt. 20 Die Magnetfelder der Erde und zahlreicher anderer Planeten des Sonnensystems werden durch einen Dynamo im Inneren der Himmelskörper angetrieben einem metallischen Kern der von mehreren rotierenden Mantelschichten umgeben ist. Im tiefsten Inneren entsteht ein Feld, das unsere Erde vor dem permanenten Beschuss durch hochenergetische Teilchen dem sogenannten Sonnenwind schützt. Doch es gibt auch Planeten, die nicht selbstständig ein solches Magnetfeld erzeugen können. Unsere Nachbarplaneten Venus und Mars verhilft das interplanetare Magnetfeld, das im Sonnensystem außerhalb des direkten Einflusses der Planeten existiert, indirekt zu einem Schutz: Dieses bewegte interplanetare Magnetfeld reagiert mit den durch UV-Strahlung elektrisch aufgeladenen Atomen in der Hochatmosphäre (Ionosphäre) der beiden Planeten. Die Ionosphären verändern dabei den Ladungszustand ihres Planeten so stark, das er von einem schlechten elektrischen Leiter zu einem sehr guten Leiter wird. Bisher lassen sich solche Wechselwirkungen nur durch Satellitenmissionen untersuchen. Doch ist der Orbiter einmal gestartet, dann lassen sich die voreingestellten Messprogramme nicht mehr verändern. Forscher können also von der Erde aus nicht mehr eingreifen und die Messparameter den Umgebungsbedingungen anpassen. Auf der ISS ist das ganz anders. Hier herrschen ideale Bedingungen für ein revolutionäres Experiment: Ein variabler elektrischer Leiter des DLR-Experiments MagVector/MFX im European Drawer Rack (EDR) des Columbus-Labors kann den Umgebungsbedingungen einfach angepasst werden. Zudem durchfliegt die ISS mit einer Orbitalgeschwindigkeit von rund 7,5 Kilometern pro Sekunde ständig das Erdmagnetfeld eine einzigartige Laborumgebung, um an einem effektiven Magnetschutzschild zu forschen. Bislang müssen Raumsonden oder Astronauten in einem Raumschiff durch aufwendige Spezialverkleidungen vor dem Dauerfeuer des Sonnenwindes geschützt werden. In Science-Fiction-Filmen schirmt ein solches Magnetschutzschild Captain Kirk & Co. auf der Enterprise von den rasenden Sonnenteilchen ab. Das ist noch Zukunftsmusik. Doch wenn sich durch MagVector/MFX zum Beispiel folgende Fragen beantworten lassen, könnte man einem solchen Schild schon einen ganzen Schritt näher kommen: Wie interagieren die Ionosphären vergleichbar mit unterschiedlich guten elektrischen Leitern mit dem solaren Magnetfeld? Wann bildet sich eine künstliche Magnetosphäre? Was passiert mit dem Magnetfeld im Planeteninneren in Abhängigkeit von der Leitfähigkeit. Wie lassen sich Magnetfelder von Sonne und anderen Himmelskörpern für Raumfahrtanwendungen nutzen? Mit MFX wird die Wechselwirkung zwischen dem Erdmagnetfeld und einem variablen elektrischen Leiter, der sich mit hoher Geschwindigkeit durch dieses Feld bewegt, untersucht. Die elektrische Leitfähigkeit der Probe, die sich innerhalb einer kühlbaren Vakuumkammer befindet, ist variabel. Somit können verschiedene Zustände simuliert werden. Dabei messen Forscher erstmalig die Veränderung in der Magnetfeldstruktur des Leiters: Ein Magnetfeld um einen Leiter herum entwickelt sich nicht gleichmäßig: Wie bei dem Feld unserer Erde staut es sich vor dem Leiter auf und dünnt sich hinter ihm wieder aus. Der Nachweis dieses magnetischen Staueffekts und der Ausdünnung analog zur Strömungsmechanik wird zum ersten Mal bei unterschiedlichen elektrischen Leitfähigkeiten und Umgebungsvariablen gemessen. Weiterhin wird die tatsächliche örtliche und zeitliche Größe des Erdmagnetfelds ermittelt, um einen Ver- MagVector/MFX wurde nach einer erfolgreichen, einjährigen Machbarkeitsuntersuchung im Jahr 2013 entwickelt und gebaut. Die Testphase fand im März und April 2014 statt. Die Ablieferung der Flughardware ist für Mai 2014 geplant. Die MagVector/MFX-Hardware soll mit dem europäischen Weltraumtransporter ATV-5 im Sommer zur ISS starten. Der Betrieb ist nach einer Testphase August und September 2014 bis mindestens Ende 2015 geplant. Bei optimalen Voraussetzungen kann der Betrieb bis Ende 2016 verlängert werden. Offen. Der Fast-Track-Ansatz ist aber bereits erfüllt: Das Projekt wurde innerhalb der Kosten in nur 16 Monaten fertiggestellt und ausgeliefert. MagVector/MFX gewährt uns einen neuen, einmaligen Blick auf das Zusammenspiel von elektrischen Leitern und Magnetfeldern bei hoher Geschwindigkeit. Die gewonnenen Erkenntnisse lassen Potenziale für eine Vielzahl neuartiger luft- und raumfahrttechnischer Anwendungen erwarten: So könnte MagVector/MFX zur Entwicklung von Magnetschutzschilden gegen geladene, hochenergetische Partikel beitragen, die für astronautische Missionen im Sonnensystem unerlässlich sind. Weiterhin sollen die Ergebnisse Aufschluss darüber geben, ob elektrodynamische Hitzeschilde für Raumfahrzeuge, wie sie seit Beginn des letzten Jahrzehnts untersucht werden, noch effizienter und leistungsfähiger gemacht werden können. Zukünftige Raumsonden die auf Planeten mit einer Atmosphäre landen sollen, könnten dadurch leichter gebaut werden, da sie keinen klassischen Hitzeschutz mehr benötigen. Der Einsatz von Magnetfeldern während des Eintritts in eine Atmosphäre lässt weiterhin eine Verbesserung des Funkverkehrs während des Black Outs zu wie dies in zahlreichen klassischen Lehrbüchern bereits beschrieben aber in der Raumfahrt praktisch noch nie umgesetzt worden ist. Die bisher durchgeführten MagVector/MFX-Untersuchungen hinsichtlich Kryotechnik, Supraleitern, dynamische Belastbarkeit und so weiter haben bereits zu neuen Entwicklungsaktivitäten bei Airbus geführt, mit denen luftfahrttechnische Herausforderungen gemeistert werden könnten. Die Entwicklung von Kryo-Energiespeichern für die Elektromobilität könnte von dem Experiment ebenso profitieren. So könnte MagVector/MFX e-mobility sogar im Luftverkehr ermöglichen. Sommer 2014 / ATV-5 Georges Lemaître (geplant) ISS-Zeitraum Sommer 2014 bis Ende 2015 Unterbringung European Drawer Rack (EDR) im Columbus-Modul Experimentator Volker Schmid; Detlef Konigorski; Dr. Frank Werfel Einrichtung DLR Raumfahrtmanagement; Airbus Defence & Space, Bremen; ATZ-GmbH Astrophysik, Innovation und Technologieerprobung, Fast-Track Experiment AIM; Meyer-Elektronik; ESA Einblick ins Herzstück der MagVector/MFX-Hardware: Im Bild sind die Vakuumpumpe und der variable elektrische Leiter zu sehen. Airbus Defence & Space

12 Technologie ESA/ Der niederländische ESA-Astronaut André Kuipers hat während seiner PromISSe - Mission sehr viele, schöne Aufnahmen mit der NightPod-Kameratechnik geschossen. NightPod: Kamerasystem lässt Städte scharf in der Nacht leuchten Die Internationale Raumstation zieht mit einer Geschwindigkeit von circa Stundenkilometern ihre Bahnen um die Erde. Bei Nacht gestochen scharfe Bilder von unserem Heimatplaneten zu schießen, ist dabei für die Crew keine leichte Aufgabe. Die notwendigen hohen Belichtungszeiten führten bislang zu einem Verwischen der Bilder, wie es jeder Hobbyfotograf kennt. Um dieses Problem zu lösen, beauftragte die ESA direkt die kleine niederländische Firma Cosine Science & Computing BV. Doch auch aus Deutschland kommen wesentliche Beiträge zu Entwicklung und Bau des sogenannten NightPod : Die in Berlin ansässige KMU Astro- und Feinwerktechnik Adlershof GmbH hilft den Astronauten dabei, die Erde auch bei Nacht klar und scharf festzuhalten. Sie entwickelte nicht nur die Mechanik des NightPod. Auch die Schnittstelle zur Raumstation sowie ausgewählte Tests lagen in den Händen der Konstrukteure und Ingenieure. Eine besondere Herausforderung bei Projekten für die bemannte Raumfahrt sind dabei die besonders hohen Sicherheitsanforderungen, um Verletzungen der Astronauten zu vermeiden. Der NightPod ist im Prinzip ein motorisiertes Stativ (Tripod = Dreibein), das in der der ISS-Aussichtsplattform Cupola untergebracht ist. Der Astronaut gibt die Koordinaten des Motivs, das er mit der Kamera einfangen will, ein. Außerdem gibt er an, in welcher Höhe die ISS diesen Punkt überfliegen wird. Danach ist der NightPod in der Lage, die Flugbahn der ISS automatisch auszugleichen und die Kamera und das Objektiv so auszurichten, dass das anvisierte Motiv stets im Zentrum bleibt. Das Einstellen des Systems ist für die Astronauten ein Kinderspiel: In nur etwa 15 bis 20 Minuten ist der NightPod für gestochen scharfe Nachtaufnahmen der Erde bereit. Schwierig dabei ist nicht die Technik sondern das vorhandene Streulicht in der Station. Mit schwarzen Tüchern müssen die Astronauten dafür sorgen, dass kein Licht aus dem Inneren der Raumstation in die Cupola gelangen kann. Da sie durch Fenster fotografieren, müssen sie auch Reflexionen vermeiden. Eine spezielle Kamera ist für die Nachtaufnahmen nicht notwendig. Grundsätzlich kann jeder Vollformat-Apparat dafür genutzt werden aktuell eine Nikon 3DS. Eine Belichtungszeit von 1/4 Sekunde bei ISO 3200 hat sich als ideale Einstellung für die Nachtaufnahmen bewährt. Außerdem wählen die Astronauten stets die größtmögliche Blende. Das lichtstarke 85-Millimeter-Objektiv ist hierfür besonders geeignet, hat allerdings den Nachteil, dass die Brennweite einen etwa 160 Kilometer breiten Abschnitt der Erde abdeckt. Eine Metropole, so groß wie London, füllt dabei nicht einmal ein Viertel des Fotos. Hier können sich die Astronauten nur helfen, indem sie digital ins Bild hineinzoomen leider zu Lasten der Bildqualität. Auf der Internetseite der ESA ( kann man sich Bilder, die die Astronauten während ihrer Missionen geschossen haben, ansehen. Der NightPod ist eine wichtige Einrichtung für die Besatzung der ISS. Neben interessanten Aufnahmen von Städten können die Wissenschaftler bei Tag auch die Luftverschmutzung und spannende Naturphänomene wie zum Beispiel Vulkanausbrüche oder Polarlichter beobachten und erforschen. Darüber hinaus ist die Kamera neben dem ausgefüllten Arbeitsalltag auch eine beliebte Freizeitbeschäftigung der Astronauten. 21. Dezember 2011 / Sojus TMA-03 ISS-Zeitraum September 2011 bis September 2014 Unterbringung Experimentator Einrichtung Cupola-Modul Massimo Sabbatini ESA ESTEC; Astro- und Feinwerktechnik Adlershof GmbH Erdbeobachtung ESA Der niederländische ESA-Astronaut André Kuipers hat während seiner PromISSe-Mission im Jahr 2012 erstmals den NightPod installiert, in Betrieb genommen und erste Bilder von Städten bei Nacht aufgenommen. Alle Astronauten werden für den Umgang mit dem NightPod trainiert. Auch Alexander Gerst wird bei seiner kommenden Blue Dot-Mission neue Fotos von der Erde schießen. Die ESA plant bereits einen NightPod 2. Er soll drei automatische Achsen haben, sich einfacher einstellen lassen und eventuell auch vom Boden aus gesteuert werden. Eine konkrete Roadmap dafür gibt es zurzeit aber noch nicht. ESA/ Nacht über Berlin: Auf der NightPod-Aufnahme kann man sogar noch den ehemaligen Grenzverlauf des bis zum 3. Oktober 1990 geteilten Berlins sehen. Die gelbscheinende Stadtbeleuchtung gehört zum westlichen Teil und die grünschimmernde zum östlichen ehemaligen DDR-Teil von Berlin. ESA/ Rheinische Metropole aus 400 Kilometer Höhe: Die Stadt Köln strahlt hell erleuchtet am nordwestlichen Bildrand. Folgt man dem Rhein nach Süden, zeichnet sich die ehemalige Bundeshauptstadt Bonn als leuchtender Schlauch um den dunklen Fluss herum ab. Ganz links oben ist die Stadt Aachen in der Nähe der deutsch-holländischen Grenze zu erkennen

13 Kommerzielle Forschung Know-how-Transfer vom Weltraum zur Erde Mit der Internationalen Raumstation ISS stehen auch Unternehmen stabile Forschungsbedingungen und ausreichende Experimentierzeiten im Weltraum zur Verfügung. Durch ihre großen Ressourcen und den regelmäßigen Zugang ist sie für innovative Projekte aus dem industriellen Umfeld interessant und kann einen wirtschaftlich attraktiven Wertzuwachs bieten. Die Raumstation mit ihrem europäischen Columbus- Weltraumlabor ist eine Großforschungseinrichtung im Erdorbit, die auch die Nicht- Raumfahrt-Industrie nutzen kann. Langfristig sollen bis zu einem Drittel der europäischen Forschungsressourcen auf der ISS industriellen und kommerziellen Nutzern zur Verfügung gestellt werden. Neben den wissenschaftlichen Spitzenleistungen in den Material- und Lebenswissenschaften, sind es gerade die industriell relevanten Projekte der ISS-Forschung, die den Menschen auf der Erde nutzen sollen. Beispiele hierfür sind die Entwicklung besserer Legierungen für die Automobilbranche, die Medikamentenentwicklung der Pharmaindustrie, die Verbesserung von Knochenimplantaten und medizinischen Diagnosetechniken oder die Verbrennungsforschung für sparsamere Motoren. Auch der deutsche ESA-Astronaut Alexander Gerst wird zwei deutsche Experimente mit kommerzieller Ausrichtung auf der ISS durchführen. Zum einen wird er im SPACETEX-Experiment zum ersten Mal Kleidung unter physiologischen Gesichtspunkten im Weltraum testen und so Unternehmen dabei helfen, neue textile Produkte für den Einsatz unter extrem anstrengenden Bedingungen auf der Erde zu entwickeln. Zum anderen führt Alexander Gerst das WiSe-Net-Experiment durch, bei dem über kabellose WLAN-Sensoren wichtige Daten wie Temperatur, Lichtstärke, Vibrationen, Luftfeuchtigkeit und Luftdruck im Columbus-Modul gesammelt werden. Aus diesen Energiequellen kann man kleine Strommengen für mobile Geräte mit geringer Leistung gewinnen. Ziel der kommerziellen ISS-Forschung ist die Gewinnung von Kunden, auch und gerade aus dem von kleinen und mittleren Unternehmen, die von der Nutzung der Schwerelosigkeit profitieren und Verfahren oder Produkte entwickeln, die wirtschaftlich einen zeitnahen Return of Investment erbringen. Auch die deutsche Wirtschaft erkennt, dass Forschung in astronautischen Weltraumlaboren letztlich eine lohnende Investition in die Zukunft sein kann. Klar ist aber, dass die ISS weder kurz- noch mittelfristig eine verlängerte Werkbank im All sein wird. Die Versuche in der Schwerelosigkeit sollen den Unternehmen helfen, Erfahrungen im All zu sammeln und diese bei Fertigungstechniken und Produktionen auf der Erde in großem Maßstab umzusetzen. So entsteht ein Know-how-Transfer vom Weltraum zur Erde. Evi Blink/ DLR 24 25

14 Kommerzielle Forschung Volker Schmid/ DLR Das deutsche WiSeNet-Experiment, das Alexander Gerst auf der Raumstation durchführt, sammelt über kabellose WLAN-Sensoren wichtige Daten wie Temperatur, Lichtstärke, Vibrationen, Luftfeuchtigkeit und Luftdruck im Columbus- Modul. Aus diesen Energiequellen kann man kleine Strommengen für mobile Geräte mit geringer Leistung gewinnen. WiSe-Net: Sensordaten drahtlos übertragen In vielen terrestrischen Anwendungen erfassen kleinste Sensoren spezielle Messwerte. Sehr verbreitet sind beispielsweise Beschleunigungs- und Drehratensensoren in Autos aber auch in Smartphones. So bestimmen die Sensoren in Mobiltelefonen die räumliche Lage, um den Bildschirm zum Betrachter hin auszurichten. Die verwendeten Sensoren basieren auf der sogenannten Micro Electro Mechanical Systems (MEMS)- Technologie, die eine Miniaturisierung auf Mikro-Millimeter Größe erlaubt. Klassische verteilte Messsysteme sind in der Regel kabel-gebundene Systeme. Je nach Größe oder auch räumlicher Ausdehnung entsteht ein nicht zu vernachlässigender Aufwand beim Aufbau. Zudem sind sie meist für Veränderungen in der Struktur unflexibel. Abhilfe bringt hier eine drahtlose Übertragung der Messdaten zum Beispiel über Funk. Für Systeme mit vergleichbar geringem Datenaufkommen eignet sich der sogenannte ZigBee- Standard, der auf einem genormten Protokoll aufsetzt. In der Kombination von MEMS, extrem stromsparenden Mikroprozessoren und der Funk-Übertragung lassen sich sehr einfach Messsysteme aufbauen und individuell an die jeweiligen, sich möglicherweise ändernden, Umgebungen anpassen. Trotz der sehr energiesparenden Technologie bleibt aber die Frage nach der Energieversorgung. Die genannten Vorteile gingen verloren, wenn erneut Kabel zum Einsatz kämen. Bei der Versorgung nur über Batterien entstünde durch das regelmäßige Wechseln ein erhöhter Aufwand beim Betrieb, der sich deutlich reduzieren ließe, wenn die in der Umgebung des Sensors vorhandene Energie genutzt werden könnte. Unter dem Begriff Energieernten ( Energy Harvesting ) werden eine Reihe vielversprechende Ansätze erforscht, wobei die Nutzung von (Sonnen-) Licht der bekannteste ist. Mit WiSe-Net (WIrelessSEnsor-NETwork) als Demonstrator sollen in einer ersten Phase diese neuen Technologien für Raumfahrtanwendungen erprobt werden. Der WiSe-Net Technologie-Demonstrator besteht aus vier Messeinheiten, die im Columbus-Modul verteilt angebracht werden. Es können jeweils eine Reihe von Messdaten wie etwa Umgebungstemperatur, Luftdruck, Luftfeuchte, Beschleunigung und Lichtstärke in der Umgebung des Sensors erfasst werden. Die Daten werden an eine Basis-Station per Funk übertragen. Neben den Sensordaten wird euch eine Statistik über die Qualität des Funknetzes erstellt. In regelmäßigen Abständen werden Datenpakete zusammengestellt und über die ISS-Kommunikation zum Boden übertragen. Während der geplanten operationellen Phase von sechs Wochen werden sämtliche Daten archiviert und regelmäßig analysiert. Darüber hinaus ist auch eine zeitnahe Beobachtung von WiSe-Net Daten im Support Center möglich. Die Abnahme des Technologie-Demonstrators ist erfolgreich abgeschlossen und das Flugmodell wird für den Transport zur ISS an Bord des europäischen Weltraumtransporters ATV-5 vorbereitet. Von den Betriebsdaten kann eine Aussage über die Robustheit des Systems abgeleitet werden wie etwa die Übertragungsqualität der Funkverbindung, Ausfallraten von Sensorik und andere Kennwerte werden hierzu ausgewertet. Ein weiterer Aspekt ist die Analyse der Sensordaten selbst. Diese sollen Anzeichen für mögliche Quellen zur Energiegewinnung im Sensorumfeld liefern. Anwendungen für Sensorik in räumlich verteilten Systemen, die einerseits weitgehend unabhängig von ihrer Energieversorgung sind, lassen sich in verschiedenen terrestrischen en als auch in der Raumfahrt finden. Oft ist neben einem etablierten Messsystem ein weiteres unabhängiges gefordert. Dies kann etwa unterstützend zum nominellen Betrieb der ISS notwendig sein, als auch zusätzlich Betriebsdaten während eines Raketenstarts ermitteln. Netzwerke wie WiSe-Net bieten hierfür eine Vielzahl von möglichen Sensoren und lassen sich gleichzeitig flexibel auf die Rahmenbedingungen anpassen. Mit der Weiterentwicklung ist auch eine Miniaturisierung zu erwarten. Ein noch geringer Energiebedarf bei gleichzeitiger Nutzung der Energien aus der Umgebung wird die Betriebszeiten spürbar verlängern können. Sommer 2014 / ATV-5 Georges Lemaître (geplant) ISS-Zeitraum Sommer 2014 bei Erfolg weitere Messungen in 2015 geplant Unterbringung Columbus-Modul Experimentator Hans Jörg Beestermöller Einrichtung Airbus Defence & Space, Friedrichshafen industrielle Nutzung, Technologie-Demonstration ESA Volker Schmid/ DLR 26 27

15 Kommerzielle Forschung SPACETEX: Neue Funktionstextilien steigern Tragekomfort Physische Anstrengung treibt auch den Astronauten auf der Raumstation den Schweiß unter die Achseln. Aufgrund der fehlenden Schwerkraft kann der Schweiß nur sehr eingeschränkt durch Konvektion verdunsten. Lässt sich eine Kleidung für Raumfahrer finden, die sich angenehmen tragen lässt und nicht die Bewegungsfreiheit einschränkt? Um diese Frage zu beantworten, wird der deutsche Astronaut Alexander Gerst im SPACETEX-Experiment spezielle Kleidung tragen, die von den Forschungspartnern Hohenstein Institute, Schoeller Textil AG, Charité Berlin und dem DLR gemeinsam im Rahmen der Initiative GoSpace für industrielle ISS-Nutzung entwickelt wurde. Das Experiment testet innovative und hoch-funktionale Textilien für Menschen im Weltraum und auf der Erde. SPACETEX soll unser Grundwissen über den Wärmeaustausch des Körpers unter extremen Umweltbedingungen erweitern und das allgemeine Wohlbefinden der Astronauten durch neue Textilien erhöhen. Zusätzlich soll die mikrobielle Verunreinigung auf der Raumstation durch neue Textilien verringert werden. Alexander Gerst steht SPACETEX vor, während und nach der Mission zur Verfügung. In jeder Phase werden jeweils vier Trainingssessions zum Beispiel auf dem Ergometer mit den zu tragenden Textilien durchgeführt und jeweils ein Fragebogen dazu ausgefüllt. Die Kleidung wird nach dem Training zusammen mit einem Geruchsmessgerät verpackt und zur Analyse ins Hohenstein Labor zurückgeschickt. Hier werden die Textilien auf mikrobiellen Befall und Geruchsentwicklung untersucht. Das Experiment wird mit ATV-5 vorraussichtlich im Sommer 2014 zur ISS starten. Schoeller Textil AG Schwerkraft ist die treibende Kraft für den konvektiven Wärmeaustausch, der an der Körperoberfläche entlang der Körperachse stattfindet. Schaltet man die Schwerkraft aus, ändert sich der thermale Komfort des Menschen besonders während des Trainings auf der Raumstation, das zum Pflichtprogramm der Astronauten gehört, um dem Leistungsabbau im kardiovaskulären System entgegenzuwirken. Zusätzlich zeigen neueste Studien, dass die Körperkerntemperatur bereits während kurzer Anstrengungen zum Beispiel auf Ergometern über 39 Grad Celsius hochschnellt. Dieser plötzliche Anstieg der Körperkerntemperatur lässt die Astronauten schwitzen. Dank der Schwerkraft auf der Erde verdunstet der Schweiß unter Einfluss konvektiver Kräfte und kühlt damit den Körper. Dies ist eine wichtige Basis für das Wohlbefinden, die Gesundheit und die Sicherheit für Mensch und Astronaut. Studien auf der Erde haben gezeigt, dass hohe Umwelttemperaturen und hohe Feuchtigkeit besonders in Kombination mit intensiver physischer Arbeit und hohem Flüssigkeitsverlust durch Schwitzen mit Gesundheitsrisiken verbunden sind: Der Wärmestau führt zu einem schnellen Ansteigen der Körperkerntemperatur und somit zu weniger Komfortgefühl bishin zu Verletzungen wie zum Beispiel Hitzeschlag. Dieser Kreislauf wird für Astronauten nicht nur beim Sport auf der ISS sondern auch während ihrer Außenbordeinsätze unter Mikrogravitation beschleunigt. Offen. Eine qualitative Phase 2 des Experimentes soll folgen. Hier werden die Schwitzphasen durch das Hohenstein Hautmodell simuliert und unter Schwerelosigkeit vorrausichtlich während eines Parabelfluges die physikalischen Parameter bestimmt. Sommer 2014 / ATV-5 Georges Lemaître (geplant) ISS-Zeitraum Sommer 2014 Unterbringung gesamte ISS Experimentator Dipl.-Ing. Claudia Philpot; Dr. Jan Beringer; Dr. Hübner; Prof. Dr. Hanns-Christian Gunga Einrichtung DLR Raumfahrtmanagement, Bonn; DLR-Institut für Raumfahrtsysteme, Bremen; Hohenstein Institute für Textilinnovation ggmbh; Schoeller Technologies AG; Charité Berlin Funktionstextilien, industrielle Nutzung ESA Wie eine zweite Haut: Die e1-textilien absorbieren den Schweiß und transportieren ihn nach außen, ohne die Haut auszutrocknen. So sorgen sie für körperliches Wohlbefinden durch Hautfreundlichkeit, Hygiene und Bewegungsfreiheit. Das Textil ist eine ein- oder mehrlagige Strickkonstruktion, bei der gesponnene und textuierte Garne verwendet werden. Durch diesen Einsatz verschiedener Fäden wird Feuchtigkeit von der ersten Schicht an die Außenschicht geleitet, wo sie verdunsten kann. Evi Blink/ DLR Auch Astronauten auf der Raumstation schwitzen bei körperlichen Anstrengungen. Alexander Gerst testet deswegen während seiner Mission auch zum ersten Mal Kleidung unter physiologischen Gesichtspunkten im Weltraum. Das SPACETEX- Experiment wird dabei helfen, neue textile Produkte für den Einsatz unter extrem anstrengenden Bedingungen auf der Erde zu entwickeln

16 Astronomie und Astrophysik Tiefe Einblicke ins Universum Die Experimente in dieser Disziplin sind fast ausschließlich Grundlagenforschung öffnen uns aber tiefe Einblicke in unser Universum und fremde Galaxien, erzählen uns Geschichten über deren Entstehung und ihren Untergang. Nicht nur die Strahlung von Sternen, Galaxien und anderen Himmelsobjekten vermittelt uns Informationen über das Universum, sondern auch energiereiche Teilchen, die die Erde erreichen. Da sie aber mit Teilchen der Erdatmosphäre zusammenstoßen, ist es notwendig, einen Detektor außerhalb der Atmosphäre zu platzieren, um ihre ursprüngliche Zusammensetzung bestimmen zu können. Das ist die Aufgabe des Alpha Magnetic Spectrometer (AMS-02), das im Mai 2011 auf der Internationalen Raumstation ISS angebracht wurde und seitdem kontinuierlich Daten sammelt. Kernstück des komplexen Aufbaus ist ein starker Magnet, der geladene Teilchen aus ihrer Bahn ablenkt. Er wird durch verschiedene Detektoren, mit denen sich Masse, Ladung und Energie der Teilchen bestimmen lassen, ergänzt. Anhand dieser Eigenschaften ist es möglich, die Teilchen zu identifizieren. Ein weiterer Faktor ist das Messen der Sonneneinstrahlung, die auf die Erde trifft. Die Strahlung der Sonne im der weichen Röntgenstrahlung, des extremen Ultraviolett (EUV) und des Ultraviolett (UV) sind die Hauptenergiequelle für das System der Thermosphäre und Ionosphäre (T/I-System) der Erde. Diese Schichten der Atmosphäre befinden sich in Höhen oberhalb von etwa 85 Kilometern über der Erdoberfläche und spielen bei der Wechselwirkung der Erde mit ihrer interplanetaren Umgebung insbesondere der Sonne (solar-terrestrische Beziehungen) eine wichtige Rolle. Die Ergebnisse sollen zur Erforschung über das irdische Klimasystem und zur Unterscheidung zwischen anthropogenem Einfluss und natürlicher Variation beitragen, was immer wieder kontroverse Diskussionen in der Klimaforschung hervorruft. 31

17 Astronomie und Astrophysik AMS-02: Ein magnetischer Detektor geht auf Teilchenjagd lungs-detektor und nach unten durch einen Ring-Image-Tscherenkow-Zähler sowie ein elektromagnetisches Kalorimeter (ECAL) komplettiert. Um die Flugzeiten und damit die Geschwindigkeiten der Teilchen zu messen und die Ausleseelektronik der anderen Detektorkomponenten auszulösen, befinden sich ober- und unterhalb des Siliziumspurdetektors ein Flugzeit-Massenspektrometer. Die von dem Experiment erzeugte Energie wird zur Kühlung mit Radiatoren in den Weltraum abgestrahlt. AMS-02 Collaboration Ein Techniker prüft den Silizium-Spurendetektor. Der Alpha Magnetic Spectrometer (AMS)-02 ist Dunkler Materie und damit auch unserer Existenz auf der Spur. Wie der Name schon sagt, Dunkle Materie ist dunkel: Sie sendet keine Strahlung aus, die man mit Hilfe von Teleskopen sehen könnte. Ihre Existenz wird durch astronomische Beobachtungen nahegelegt, die ausschließlich auf der Wirkung ihrer Schwerkraft beruhen. Außerdem wird ihr eine wichtige Rolle bei der Strukturbildung im Universum zugeschrieben. Ohne ihre Schwerkraft hätten sich Galaxien, Sterne und Planeten und damit auch das irdische Leben nicht entwickeln können. Woraus besteht aber diese Dunkle Materie? Eine Antwort kann die Teilchenphysik liefern. Im Rahmen von Erweiterungen des Standardmodells der fundamentalen Kräfte wird die Existenz neuer Elementarteilchen gefordert, auf die auch die Eigenschaften der Dunklen Materie zutreffen. Besonders vielversprechende Kandidaten sind sogenannte Weakly Interacting Massive Particles (WIMPs) massebehaftete, schwach wechselwirkende Teilchen. Zwar lassen sie sich wegen der schwachen Wechselwirkung und ihrer fehlenden Ladung auch mit AMS nicht direkt nachweisen, doch misst das Spektrometer Zerfallsprodukte wie Positronen. Sie entstehen, wenn WIMPs miteinander kollidieren. AMS dient den Forschern hierbei als eine Art Elementarteilchen-Kamera, welche die kosmische Strahlung über einen weiten Energiebereich hinweg mit Bildern pro Sekunde und einer Auflösung von Pixeln aufnimmt. Die verschiedenen Bestandteile der kosmischen Strahlung zeugen von hochenergetischen Ereignissen in unserem Universum: auf der Sonne, in Supernova-Explosionen, in Pulsaren und in aktiven Galaxienkernen, in denen sich Schwarze Löcher verbergen. Darunter den Fingerabdruck der Dunklen Materie zu finden, erfordert sehr gezieltes Suchen. AMS-02 ist außen an der Gitterstruktur der Internationalen Raumstation montiert. Kernstück des Aufbaus ist ein Kilogramm schwerer Neodym-Permanentmagnet mit circa 0,14 Tesla. Im Magnetfeld befinden sich mehrere Ebenen eines Silizium- Streifendetektors mit einer aktiven Fläche von 6,5 Quadratmetern. Damit wird der Durchgang von geladenen Teilchen auf acht Ebenen mit einer Einzelpunktauflösung von zehn Mikrometern vermessen. Die Flugbahnen von geladenen Teilchen werden in dem Magnetfeld dieses Magnetspektrometers gekrümmt. Anhand der Krümmung können der Impuls der geladenen Teilchen und das Ladungsvorzeichen bis zu Teilchenenergien von Giga-Elektronenvolt bestimmt werden. Die Stabilität des Spurdetektors wird mit Hilfe eines Laseralignment-Systems mit einer Präzision von fünf Mikrometern überwacht. Seitlich ist der Spurdetektor vom Teilchenzähler umgeben, der den seitlichen Durchgang der geladenen Teilchen überwacht. Um die Masse der geladenen Teilchen zu bestimmen, wird das Experiment nach oben durch einen Übergangsstrah- AMS-02 hat seinen Betrieb im Mai 2011 aufgenommen. Seit dieser Zeit werden ständig Daten erfasst. Der zehntägige Precurserflug des AMS-Experimentes (AMS-01) während der Space Shuttle STS-91 Mission 1998 zeigte die technologische Machbarkeit und führte erste wissenschaftlich erfolgreiche Messungen durch. Im April 2013 wurden die ersten wissenschaftlichen Ergebnisse veröffentlicht, die auf 25 Milliarden registrierten Teilchen in den ersten 18 Monaten der Mission beruhen darunter 6,8 Millionen Elektronen und Positronen. Der Anteil der Positronen bis zu einer Energie von 350 Giga-Elektronenvolt zeigt den erwarteten Überschuss mit bisher unerreichter Präzision. AMS muss aber noch weitere Daten bei höheren Energien sammeln, damit entschieden werden kann, ob das Spektrum durch Kollisionen von Dunkle- Materie-Teilchen oder durch Pulsare in der Milchstraße verursacht wird. AMS-02 wird uns helfen, ein besseres Verständnis der Kosmologie, Teilchenphysik und der hochenergetischen Prozesse in unserer Milchstraße und im Universum zu erlangen. Aber auch interplanetare Missionen profitieren von der Mission. Die Kenntnis der hochenergetischen Teilchenstrahlung ist die Basis für Maßnahmen, zum Beispiel Abschirmungen, um bemannte Raumfahrt jenseits des Erdorbits zu ermöglichen. 16. Mai 2011 / Space Shuttle Endeavour (STS-134) ISS-Zeitraum Mai 2011 Unterbringung Experimentator Einrichtung Truss-Gitterelement S3 Prof. Dr. Stefan Schael; Prof. Dr. Wim de Boer RWTH Aachen; Karlsruher Institut für Technologie Astrophysik 500 Physiker aus 56 Forschungsinstituten aus 16 Ländern; NASA Das Alpha-Magnet-Spektrometer (AMS-02) sitzt an der Außenseite der Internationalen Raumstation ISS. Das vom DLR geförderte Projekt zeichnet jährlich 16 Milliarden Teilchen der kosmischen Strahlung auf. Am 16. Mai 2011 transportierte das Space Shuttle Endeavour das Alpha-Magnet- Spektrometer AMS-02 zur ISS. Dort wurde die Teilchenkamera an der Außenseite installiert, um mit ihren Detektoren die kosmische Strahlung zu erfassen

18 Astronomie und Astrophysik SolACES: Unsere Sonne im Visier Die Sonnenenergie ist nicht immer konstant und hat daher einen schwankenden Einfluss auf das System Erde. Das Experiment SOLAR Auto-Calibrating EUV/UV Spectrophotometers (SolACES) nimmt von der ISS aus die Sonne ins Visier, um mehr über deren Einfluss herauszufinden. Die Sonnenaktivität unterliegt unter anderem einem circa elfjährigen Zyklus. In diesem Zeitraum durchläuft die Anzahl der Sonnenflecken ein Minimum gefolgt von einem Maximum. Auch wenn diese Zyklen bereits ausgiebig studiert wurden, sind dennoch zahlreiche Fragen weiterhin offen. Dazu zählt unter anderem der Einfluss der Sonnenaktivität auf die Thermo- und Ionosphäre der Erde. Letzterer entsteht durch die Absorption des kurzwelligen Sonnenlichts, der extrem ultravioletten (EUV-) Strahlung, in der Thermosphäre. Hierbei bilden sich Elektronen-Ionen-Paare. Die Rekombination dieser elektrischen Ladungen führt über Zwischenprozesse zur Erwärmung der Thermosphäre weit über Kelvin rund 730 Grad Celsius. Das macht die solare EUV-Strahlung zum wichtigsten Energieträger des Systems Thermo-/Ionosphäre. Doch diese Energiequelle unterliegt starken zeitlichen Schwankungen wie zum Beispiel auch die Sonnenwinde. Gemeinsam bestimmen beide Energieträger das sogenannte Weltraumwetter und haben somit großen Einfluss auf die direkte interplanetare Umgebung unseres Planeten. Es ist daher sehr wichtig, den Einfluss der Sonne zu einem bestimmten Zeitpunkt zu kennen, um diese Störungen korrigieren zu können. An diesem Punkt setzt SolACES an. Von der ISS aus misst das Experiment die Strahlung der Sonne im der ultravioletten (UV-) und der EUV-Strahlung in einem Wellenlängenbereich von 16 bis 220 Nanometern. Messungen früherer Satelliten wiesen durch eine fehlende Autokalibration eine Unsicherheit der absoluten Strahlungsflüsse von bis zu 400 Prozent auf. Die Ungenauigkeiten von SolACES liegen dagegen bei deutlich weniger als zehn Prozent. Die für die hohe Genauigkeit notwendige Autokalibration ermöglicht es, die über die Zeit sinkende Qualität des Spektrophotometers und seiner Komponenten zu berücksichtigen. Als Bestandteil des wissenschaftlichen Instrumentenpakets SOLAR ist SolACES im sogenannten Coarse Pointing Device (CPD) auf der externen Columbus-Plattform (External Payload Facility, EPF) untergebracht, das eine Ausrichtung und Nachführung auf die Sonne ermöglicht. SolACES besteht aus zwei Doppel-Spektrophotometern mit insgesamt vier Beugungsgittern und Elektronenvervielfachern als Detektoren sowie zwei Ionisati- onskammern mit Photodioden, um die einfallende EUV/UV-Strahlung nachzuweisen und eine In-Flight-Kalibration durchführen zu können. Pro Orbit lassen sich ein oder zwei EUV/UV-Spektrenaufnehmen. Infolge der ISS-Flugbahn entstehen ungefähr 14-tägige Beobachtungsphasen und ebenso lange Beobachtungspausen. Seit Oktober 2008 befindet sich SolACES im regulären Messbetrieb. Die vorgesehene Betriebsdauer von 18 Monaten ist inzwischen bis Ende 2013 verlängert worden. Über eine weitere Verlängerung bis Februar 2017, die es erlauben würde, den vollständigen Anstieg der Sonnenaktivität vom solaren Minimum 2009 bis zum erwarteten Maximum zu verfolgen, wird bereits diskutiert. Die Verunreinigung der EUV-Optik während verschiedenen Triebwerksaktivitäten an der ISS verschlechtert die Messsignale. Sie lässt sich durch Ausheizen des Instruments während der kalten Beobachtungspausen (jeweils rund 14 Tage) weitgehend wieder rückgängig machen. So ist der weitere Routinebetrieb von SolACES sichergestellt. Seit Oktober 2008 liefert SolACES kontinuierlich absolut kalibrierte Spektren der integrierten solaren EUV/UV-Strahlung im Wellenlängenbereich zwischen etwa 16 und 150 Nanometern und stellt damit der Forschung einen in seiner radiometrischen Genauigkeit bisher unübertroffenen Datensatz zur Verfügung. An dem Ausfüllen der bestehenden Beobachtungspausen arbeitet die SolACES-Gruppe gemeinsam mit der Universität Boulder (USA) zusammen. Während des ungewöhnlich langen solaren Minimums in den Jahren 2008 und 2009, mit den niedrigsten Werten im September und Oktober 2009, ergab sich die Gelegenheit, diese Phase der Sonnenaktivität genau zu untersuchen. Die von den solaren EUV-Photonen transportierte Energie wird in der oberen Atmosphäre vollständig absorbiert, heizt sie auf und bildet zugleich die Ionosphäre. Die absorbierte Energie beeinflusst damit die Flugbahnen der Satelliten und der Internationalen Raumstation, die Elektronendichten in der oberen Atmosphäre und damit die Ausbreitung der elektromagnetischen Wellen von Navigationssystemen wie der GPS- und Galileo-Signale. Rückwirkungen auf das Weltraumwetter und der mögliche Zusammenhang zwischen niedriger Sonnenaktivität und einer klimatischen Abkühlung der Atmosphäre sollen genauer untersucht werden. Die Aktivität der Sonne unterliegt einem circa elfjährigen Zyklus. In diesem Zeitraum durchläuft zum Beispiel die Anzahl der Sonnenflecken ein Minimum gefolgt von einem Maximum. Zwischen der Anzahl der Sonnenflecken und der Sonnenaktivität besteht ein Zusammenhang: Verringert sich die Anzahl der Sonnenflecken, geht auch die Sonnenaktivität zurück. Steigt die Anzahl der Flecken, nimmt sie zu. Die Sonnenaktivität ist seit Ende 2010 deutlich gestiegen und liegt derzeit über den Vorhersagen. SolACES, Fraunhofer IPM 7. Februar 2008 / Space Shuttle Atlantis (STS-122) ISS-Zeitraum seit 2008 Unterbringung außen am Columbus-Modul Das Instrument SolACES ist an der Außenhülle des europäischen Columbus-Moduls der Internationalen Raumstation ISS angebracht. Zyklus der Sonnenaktivität National Solar Observatory Experimentator Einrichtung Dr. Raimund Brunner; Dr. Gerhard Schmidtke Fraunhofer Institut für Physikalische Messtechnik (IPM), Freiburg Sonnenphysik, Physik der Iono- und Thermosphäre ESA; IPM 34 35

19 Materialwissenschaften Schmelzen in Schwerelosigkeit Ein gezieltes Materialdesign von Werkstoffen, die aus der Schmelze hergestellt werden, fordert stets die materialwissenschaftliche Forschung heraus. Um energie- und schadstoffarme Prozesstechnologien weiter zu verbessern, müssen sowohl Experimentserien als auch Computermodellierungen durchgeführt werden. Im Programm Forschung unter Weltraumbedingungen werden gravitationsabhängige Phänomene in Schmelzen untersucht, die bei der Erstarrung metallischer und halbleitender Legierungen auftreten. Denn nur in Schwerelosigkeit lassen sich bestimmte Störkräfte durch Konvektion und Sedimentation ausschalten. Bestimmte Messverfahren für thermophysikalische Eigenschaften von Schmelzen profitieren ebenfalls von der Weltraumforschung. Bisher sind auf der Raumstation mehrere Erstarrungsexperimente in der eigens dafür entwickelten Material Sciences Lab (MSL)-Anlage der ESA durchgeführt worden. Kurz vor dem zur ISS steht der Elektromagnetische Levitator (EML) ein DLR-ESA-Kooperationsprojekt. EML ist ein innovativer Ofen für behälterfreies Schmelzen metallischer Legierungsproben, der anwendungsorientierte Forschung auf der ISS möglich macht

20 Materialwissenschaften DLR ESA In der Schwerelosigkeit werden Legierungen zukünftig behälterfrei mit der EML- Anlage geschmolzen. Eine elektromagnetische Spule hält die Probe in der Schwebe. Der deutsche Astronaut Alexander Gerst trainiert am EAC in Köln, wie die EML- Anlage funktioniert. Auch die Spule hat er sich genau angesehen. EML: Neuer Hightech-Ofen auf der ISS Im Hightech-Ofen EML (Elektromagnetischer Levitator) werden metallische Legierungsproben behälterfrei geschmolzen und erstarrt. Mit 14 ausgewählten ISS-Experimenten wollen die Forscher mehr über Erstarrungsvorgänge lernen sowie genauere Messdaten der thermophysikalischen Eigenschaften von Legierungsschmelzen erhalten, um metallurgische Produktionsprozesse auf der Erde effizienter zu gestalten. Computermodelle zum Erstarrungsverhalten, zur Ausbildung des Legierungsgefüges oder zu industriellen Gießprozessen von Hightech-Materialien, beispielsweise von neuartigen Turbinenschaufeln und Motorgehäusen, benötigen dringend präzisere Eingabeparameter. Diese lassen sich vorteilhaft oder sogar ausschließlich anhand der Messungen auf der ISS gewinnen. Die Modellierung von Prozessen gewinnt dann an Realitätsnähe. Die Bestimmung der Wachstumsgeschwindigkeit und des Aufbaus der Erstarrungsfront, die flüssige und bereits erstarrte e voneinander trennt, die Wechselwirkung von keramischen Partikeln mit einer Erstarrungsfront und das Wachstum von Tropfen in nicht-mischbaren, metallischen Schmelzen sind weitere Zielstellungen aus den 14 ausgewählten ISS-Experimenten. Das Konzept der EML-Anlage basiert auf der seit den frühen 1980er-Jahren in Deutschland entwickelten TEMPUS-Anlage. Sie wird in modifizierter Form noch heute für vorbereitende ISS-Experimente auf Parabelflugkampagnen des DLR Raumfahrtmanagements eingesetzt. EML besteht aus vier Modulen und wird mit dem europäischen Weltraumtransporter ATV-5 zur ISS gebracht. Ein Modul ist die wechselbare Probenkammer mit 18 Proben, die in keramische Probenhalter integriert sind. EML vereinigt mehrere Funktionen: Als Heizanlage verflüssigt sie hochschmelzende Legierungsproben mit einem Durchmesser von sechs bis acht Millimetern und hält diese mittels elektromagnetischer Felder berührungslos in der Schwebe. Um Verunreinigungen zu vermeiden, sind die chemisch aggressiven Schmelzen von einem Ultrahochvakuum oder reinstem Inertgas umgeben. Als Diagnosegerät erlaubt EML, die wichtigsten temperaturabhängigen Eigenschaften wie Oberflächenspannung, Viskosität, spezifische Wärme, Dichte und Schmelzenthalpie von Legierungsschmelzen zu ermitteln. Unter Schwerelosigkeit gelingt dies durch Wegfall von gravitationsabhängigen Störkräften wesentlich präziser als im Labor auf der Erde. Als Messinstrument für schnelle Erstarrungsvorgänge aus tief unterkühlten Schmelzen ermöglicht EML mittels Hochgeschwindigkeitskameras (bis zu Bilder pro Sekunde), die frühen Phasen (Keimbildung) in der Entstehung eines Werkstoffgefüges zu analysieren. Auf diese Weise sollen physikalische Wirkungsmechanismen aufgeklärt werden, die zu einem maßgeschneiderten Werkstoff führen. Der Experimentablauf kann automatisch erfolgen, wird jedoch in der Regel von der Bodenstation aus mit Telekommandos gesteuert. Wissenschaftler aus deutschen Universitäten (Ulm, Göttingen), dem DLR-Institut für Materialphysik im Weltraum, dem Leibniz- Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung in Dresden und vom Forschungsinstitut ACCESS in Aachen sind am Projekt beteiligt. Neben akademischen sind im engen Verbund auch Industrieforscher der Metallindustrie beteiligt. Die verarbeiteten Proben nach deren Rücktransport zur Erde und die gewonnen Daten werden von den beteiligten Teams in enger Kooperation für eine umfassende Analyse genutzt. EML wurde seit 2008 im Auftrag des DLR Raumfahrtmanagements und der ESA gemeinsam entwickelt und gebaut. Auftragnehmer ist die Firma Airbus Defense & Space (früher EADS Astrium). Die Anlage wird mit ATV-5 im Sommer 2014 auf die ISS gebracht und von dem deutschen Astronauten Alexander Gerst in das European Drawer Rack (EDR) im Columbus-Modul integriert. Da es weltweit keine vergleichbare Anlage gibt, steht den Wissenschaftlern bald ein innovatives Hightech-Instrument zur anwendungsorientierten Forschung zur Verfügung. Ein flugidentisches EML-Model wird für die Validierung aller Experimente am Microgravity User Support Center (MUSC) des DLR in Köln betrieben. Ein EML-Trainingsmodell steht den Astronauten ebenfalls in Köln im European Astronaut Center (EAC) zur Verfügung. Während der geplanten Lebensdauer der EML-Anlage sollen bis zu sechs Probenkammern mit je 18 Legierungsproben bestückt, zur Raumstation transportiert und verarbeitet werden. Die Kammern kommen anschließend mit der Dragon-Kapsel von SpaceX zur Erde zurück. Man vergleicht diese Proben mit Analogproben, die auf der Erde geschmolzen und erstarrt wurden. Letztendlich sollen so die Wechselbeziehungen von Herstellungsprozess, Werkstoffgefüge und Werkstoffeigenschaften genauer als bisher möglich aufgeklärt werden. Die thermophysikalischen Messdaten dienen der Verbesserung von Computermodellen für industrielle Prozesse. Terrestrische Produkte mit gezielt eingestellten Materialeigenschaften von Superlegierungen durch verbesserte Verfahren sind ein mittelfristiges Ziel. In einer weiteren Ausbaustufe wird EML ein spezielles Messgerät zur Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit von levitierten Schmelzen sowie eine Diagnostikeinheit zur Messung und Manipulation des Sauerstoffgehalts in der Prozessatmosphäre erhalten. Sommer 2014 / ATV-5 Georges Lemaître (geplant) ISS-Zeitraum Unterbringung Experimentator Einrichtung ab Sommer 2014 beginnend mit der Blue Dot-Mission European Drawer Rack (EDR) im Columbus-Modul 14 ausgewählte Experimente, davon 13 unter deutscher Federführung DLR-Institut für Materialphysik im Weltraum, Köln; diverse Universitäten; andere Forschungseinrichtungen Materialwissenschaften DLR; ESA; multinationales Topical Team EML-Modul integriert im European Drawer Rack (EDR) Evi Blink/ DLR Airbus Defence & Space In der Schwerelosigkeit werden Legierungen zukünftig behälterfrei mit der EML-Anlage geschmolzen. Der deutsche ESA-Astronaut Alexander Gerst trainiert am EAC in Köln, wie sie funktioniert. Er wird EML auf der Raumstation in Empfang und in Betrieb nehmen. Airbus Defence & Space 38 39